CN104869734A - 一种多路并行控制的灯光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多路并行控制的灯光系统，其包括调光台、多路调光控制器和灯光驱动板，所述调光台的输出端连接多路调光控制器的输入端，多路调光控制器的输出端与两个以上的灯光驱动板连接，每个所述灯光驱动板的输出端连接一路灯组；所述调光台采用DMX512协议向多路调光控制器发送一级调光信号，所述多路调光控制器将调光台发送的调光信号处理后重新打包成二级调光信号发送至灯光驱动板，所述灯光驱动板依据二级调光信号驱动灯组工作。本发明具有高效性、系统性和更高实用价值，特别适合于需要多路并行控制的灯光运用场合。
Description
技术领域
本发明涉及灯光调控系统，尤其涉及一种多路并行控制的灯光系统。
背景技术
“利用灯光和投影，代替颜料的布景就是未来”著名的捷克舞台设计家约·斯沃博达在上个世纪50年代初的这个预言，正在舞台综合创造中得到兑现。随着时间的推移，舞台演出市场日益活跃，舞台灯光控制技术占据了极为重要的地位。目前，大型演出对于舞台灯光的要求越来越高。最开始舞台灯光控制技术是属于原始控制技术阶段，舞台灯光的控制相当麻烦。当时受控的灯具只有亮灭两种状态，根本不可能调光，提供的纯粹是单纯的照明，灯光师也只是负责灯具的开和关。而如今，智能化灯光控制系统在不断发展，来有效地控制和调配全部灯具。而在舞台灯光系统中，最大的难点莫过于高性能灯光控制系统的设计和研究。舞台灯光控制系统其主要的难点有2方面：一是和主控机的通讯，接收来自上层的指令；二是根据指令控制硬件电路实现对灯光亮度的调节。在通讯过程通常采用由USITT(美国剧场技术协会)提出的DMX512通信协议，应用它能够对舞台、剧场、演播室等场所的调光器以及其他的控制设备进行数字控制。
一个已有技术[1]，见《一种基于多路照明LED调光控制系统》（江苏：CN103096563A，2013-05-08，作者王亚妹）。在这类已有多路LED调光中其特征在于：包括计算机、MCU模块、调光电路和多路照明LED，所述计算机的输出端连接MCU的输入端，MCU的输出端通过调光电路连接多路照明LED的输入端；计算机通过串口通信发送调光信号，MCU接收到信号之后,经过内部运算,产生控制信号并发送给调光电路，调光电路再把驱动信号发送到多路照明LED。已有技术[1]中，使用一个控制系统控制一个设备，设备中有许多个LED灯，并没有实现一个系统控制多个系统的能力。
一个已有技术[2]，见《多路调光装置》（中国专利:CN203761617U，2014-08-06，作者路博）。在这类已有多路调光控制系统中其特征在于：控制输入装置，用于根据用户输入产生调光控制信号；控制单元，其用于根据所述调光控制信号选择相应的预设调光模式，并根据所选择的预设调光模式输出模式控制信号；电源驱动单元，其用于根据所述模式控制信号交替驱动所述多路半导体光源起辉；其中，在一个交替驱动周期内。已有技术[2]中，实现一个调光台控制多个调光设备，但是其并没有实现信号转发的电路模块，使得接收到的数据繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可对调光台的信号进行转发处理实现多路并行控制的灯光系统。
本发明采用的技术方案是：
一种多路并行控制的灯光系统，其包括调光台、多路调光控制器和灯光驱动板，所述调光台的输出端连接多路调光控制器的输入端，多路调光控制器的输出端与两个以上的灯光驱动板连接，每个所述灯光驱动板的输出端连接一路灯组；所述调光台采用DMX512协议向多路调光控制器发送一级调光信号，所述多路调光控制器将调光台发送的调光信号处理后重新打包成二级调光信号发送至灯光驱动板，所述灯光驱动板依据二级调光信号驱动灯组工作；
所述多路调光控制器包括灯光控制器、RS485接收电路和两路以上的RS485通信电路，所述灯光控制器具有第一UART接口和第二UART接口，所述灯光控制器的第一UART接口通过RS485接收电路接入调光台的调光信号，所述灯光控制器的第二UART接口分别与两路以上的RS485通信电路连接，每一路所述RS485通信电路由灯光控制器的I/O口控制其使能，每一路所述RS485通信电路的输出端连接一个所述灯光驱动板，
所述灯光驱动板包括驱动控制器、电机驱动模块和灯芯驱动模块，所述灯组包括步进电机和灯具，驱动控制器的输入端连接RS485通信电路的输出端，所述驱动控制器的输出端分别连接电机驱动模块和灯芯驱动模块，所述电机驱动模块连接步进电机，并驱动步进电机运动；所述灯芯驱动模块连接灯具，并驱动灯具工作。
所述多路调光控制器还包括按键板、显示屏和存储器，所述按键板连接灯光控制器的输入端，显示屏连接灯光控制器的输出端，存储器与灯光控制器连接。
所述多路调光控制器还包括调压模块，所述调压模块对接入的直流电压进行处理后为该灯光系统提供电源。
所述灯光控制器为ARM处理器。
所述灯光控制器的第二UART接口的RXD引脚和TXD引脚分别与RS485通信电路的RO引脚和DI引脚对应连接；每一路RS485通信电路的nRE引脚和DE引脚分别与灯光控制器的一个I/O口连接，所述灯光控制器分时使能每一路RS485通信电路。
所述RS485接收电路与灯光控制器的第一UART接口采用隔离式LVDS接口电路连接；所述RS485通信电路与灯光控制器的第二UART接口采用非隔离式LVDS接口电路连接。
所述灯芯驱动模块包括由三通道同步降压控制器驱动的三个第一MOS管以及由驱动控制器输出的四路不同的PWM波恒压驱动的四个第二MOS管；第一MOS管的输出端连接灯具的引脚一端，第一MOS管为灯组提供恒压电源；第二MOS管的输出端连接灯具的引脚的另一端，第二MOS管控制灯组的通断。。
所述灯具为RGBW四色灯芯。
本发明采用以上技术方案，在不使用专用集成电路的状态下，由灯光控制器的第二UART接口配合灯光控制器上的多个IO口实现对两路以上的485电路的控制，进而达到多路灯组进行控制的目的。本发明控制灵活性强，不需软件编制的情况下，可以同时单独向其中的任意一路、多路或全部的RS485的电路发送信号；也可以分时段接收各RS485电路返回的信号。本发明还减少对专用芯片的依赖，降低产品的开发成本和产品的生产成本。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1本发明一种多路并行控制的灯光系统的系统框图；
图2本发明一种多路并行控制的灯光系统的灯芯驱动模块的框图。
具体实施方式
如图1或图2所示，本发明包括调光台、多路调光控制器和灯光驱动板，所述调光台的输出端连接多路调光控制器的输入端，多路调光控制器的输出端与两个以上的灯光驱动板连接，每个所述灯光驱动板的输出端连接一路灯组；所述调光台采用DMX512协议向多路调光控制器发送一级调光信号，所述多路调光控制器将调光台发送的调光信号处理后重新打包成二级调光信号发送至灯光驱动板，所述灯光驱动板依据二级调光信号驱动灯组工作；
所述多路调光控制器包括灯光控制器、RS485接收电路和两路以上的RS485通信电路，所述灯光控制器具有第一UART接口和第二UART接口，所述灯光控制器的第一UART接口通过RS485接收电路接入调光台的调光信号，所述灯光控制器的第二UART接口分别与两路以上的RS485通信电路连接，每一路所述RS485通信电路由灯光控制器的I/O口控制其使能，每一路所述RS485通信电路的输出端连接一个所述灯光驱动板，
所述灯光驱动板包括驱动控制器、电机驱动模块和灯芯驱动模块，具体的所述驱动控制器采用型号为STM32F103VCT6的ARM处理器，所述灯组包括步进电机和灯具，驱动控制器的输入端连接RS485通信电路的输出端，所述驱动控制器的输出端分别连接电机驱动模块和灯芯驱动模块，所述电机驱动模块连接步进电机，并驱动步进电机运动；所述灯芯驱动模块连接灯具，并驱动灯具工作。
所述多路调光控制器还包括按键板、显示屏和存储器，所述按键板连接灯光控制器的输入端，显示屏连接灯光控制器的输出端，存储器与灯光控制器连接，所述按键板为四键按键板，所述显示屏为128*64的点阵型液晶显示屏，按键板和显示屏构成了多路调光控制器的人机交互部分。
所述多路调光控制器还包括调压模块，所述调压模块对接入的直流电压进行处理后为该灯光系统提供电源。
所述灯光控制器为ARM处理器，该ARM单片机的型号为STM32F103VCT6和STM32F103RCT6。
所述灯光控制器的第二UART接口的RXD引脚和TXD引脚分别与RS485通信电路的RO引脚和DI引脚对应连接；每一路RS485通信电路的nRE引脚和DE引脚分别与灯光控制器的一个I/O口连接，所述灯光控制器分时使能每一路RS485通信电路。
所述RS485接收电路与灯光控制器的第一UART接口采用隔离式LVDS接口电路连接；所述RS485通信电路与灯光控制器的第二UART接口采用非隔离式LVDS接口电路连接。
如图2所示，所述灯芯驱动模块包括一个三通道同步降压控制器、由三通道同步降压控制器驱动的三个第一MOS管以及由驱动控制器输出的四路不同的PWM波恒压驱动的四个第二MOS管；第一MOS管的输出端连接灯具的引脚一端，第一MOS管为灯组提供恒压电源；第二MOS管的输出端连接灯具的引脚的另一端，第二MOS管控制灯组的通断。本实施例中三通道同步降压控制器为ISL9444。
所述灯具为RGBW四色灯芯，该四色灯芯的型号为LE RTDUW S2W。具体的四色灯芯中的RGBW四个LED灯引脚接入所述灯芯驱动模块的ISL9444驱动三个第一MOS管产生4.2V的恒定的电压值；同时四色灯芯中的RGBW四个LED灯引脚的另一端接入由驱动控制器即芯片STM32F103RCT6输出的四路不同的PWM波恒压驱动的四个第二MOS管的输出端。
本发明的工作原理如下：
调光台采用DMX512协议向多路调光控制器发送512个数据帧的一级调光信号。多路调光控制器的灯光控制器的第一UART接口接收调光台发出的一级调光信号，灯光控制器进行解码并剔除512个数据帧中无用的数据帧，再将一级调光信号重新封装成20个数据帧的采用DMX512协议的二级调光信号，之后根据需调光控制的目标灯组，驱动与之对应的I/O口使能，进而实现将二级调光信号通过灯光控制器的第二UART接口同时发送至指定的一路或多路的灯光驱动板。所述灯光驱动板的驱动控制器接收二级调光信号并按DMX512协议解码，并将已经解码的二级调光信号的DMX512的数据的分别发送至电机驱动模块和灯光驱动模块；灯光驱动板的电机驱动模块根据已经解码的二级调光信号的DMX512的数据控制步进电机的矢量步进行程，从而控制透镜与灯光的距离，实现聚光的作用；灯光驱动板的灯芯驱动模块根据已经解码的二级调光信号的DMX512的数据来控制灯具即RGBW四色灯芯的颜色、亮暗、闪烁频率等。整个系统根据调光台发送的调光信号实现调控舞台灯光色彩变化、灯光的运动及闪烁时间等。
本发明采用以上技术方案，多路调光控制器对调光台发送的一级调光信号进行处理转发给多个灯光驱动板，进而驱动多个灯光设备，使得控制信号简单，缩短信号处理时间。本发明可在不使用专用集成电路的状态下，由灯光控制器的第二UART接口配合灯光控制器上的多个IO口实现对两路以上的485电路的控制。本发明控制灵活性强，不需软件编制的情况下，可以同时单独向其中的任意一路、多路或全部的RS485的电路发送信号；也可以分时段接收各RS485电路返回的信号。本发明还减少对专用芯片的依赖，降低产品的开发成本和产品的生产成本。
综上所述，本发明所阐述的一种多路并行控制的灯光系统，具有高效性、系统性和更高实用价值，特别适合于需要多路并行控制的灯光运用场合。
Claims (8)
1. 一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：其包括调光台、多路调光控制器和灯光驱动板，所述调光台的输出端连接多路调光控制器的输入端，多路调光控制器的输出端与两个以上的灯光驱动板连接，每个所述灯光驱动板的输出端连接一路灯组；所述调光台采用DMX512协议向多路调光控制器发送一级调光信号，所述多路调光控制器将调光台发送的调光信号处理后重新打包成二级调光信号发送至灯光驱动板，所述灯光驱动板依据二级调光信号驱动灯组工作；
所述多路调光控制器包括灯光控制器、RS485接收电路和两路以上的RS485通信电路，所述灯光控制器具有第一UART接口和第二UART接口，所述灯光控制器的第一UART接口通过RS485接收电路接入调光台的调光信号，所述灯光控制器的第二UART接口分别与两路以上的RS485通信电路连接，每一路所述RS485通信电路由灯光控制器的I/O口控制其使能，每一路所述RS485通信电路的输出端连接一个所述灯光驱动板，
所述灯光驱动板包括驱动控制器、电机驱动模块和灯芯驱动模块，所述灯组包括步进电机和灯具，驱动控制器的输入端连接RS485通信电路的输出端，所述驱动控制器的输出端分别连接电机驱动模块和灯芯驱动模块，所述电机驱动模块连接步进电机，并驱动步进电机运动；所述灯芯驱动模块连接灯具，并驱动灯具工作。
2. 根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述多路调光控制器还包括按键板、显示屏和存储器，所述按键板连接灯光控制器的输入端，显示屏连接灯光控制器的输出端，存储器与灯光控制器连接。
3. 根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述多路调光控制器还包括调压模块，所述调压模块对接入的直流电压进行处理后为该灯光系统提供电源。
4.根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述灯光控制器为ARM处理器。
5.根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述灯光控制器的第二UART接口的RXD引脚和TXD引脚分别与RS485通信电路的RO引脚和DI引脚对应连接；每一路RS485通信电路的nRE引脚和DE引脚分别与灯光控制器的一个I/O口连接，所述灯光控制器分时使能每一路RS485通信电路。
6. 根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述RS485接收电路与灯光控制器的第一UART接口采用隔离式LVDS接口电路连接；所述RS485通信电路与灯光控制器的第二UART接口采用非隔离式LVDS接口电路连接。
7. 根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述灯芯驱动模块包括一个三通道同步降压控制器、由三通道同步降压控制器驱动的三个第一MOS管以及由驱动控制器输出的四路不同的PWM波恒压驱动的四个第二MOS管；第一MOS管的输出端连接灯具的引脚一端，第一MOS管为灯组提供恒压电源；第二MOS管的输出端连接灯具的引脚的另一端，第二MOS管控制灯组的通断。
8. 根据权利要求1所述一种多路并行控制的灯光系统，其特征在于：所述灯具为RGBW四色灯芯。
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